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新型高倍率镁离子电池或比锂离子电池更具发展潜力
新型高倍率镁离子电池或比锂离子电池更具发展潜力
  • 发布时间:2020-08-19 10:38

新型高倍率镁离子电池或比锂离子电池更具发展潜力

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随着新能源特别是电动车行业的火爆,加上国家政策的大力扶持,不断地可以看到某款新材料电池研制成功,某种新材料被应用等等的消息。可充式镁离子电池在能源存储与转化领域中得到了越来越多的关注,镁元素地壳储备丰富、体积能量密度高、易处理加工、安全性高等特点,使得镁电池具有非常大的发展潜力。
 
新型高倍率镁离子电池或比锂离子电池更具发展潜力
 
 
当今,锂离子电池在便携式电子设备、交通运输、环境保护及航空航天等领域得到极其广泛的运用,随着社会经济的日益发展,锂元素的有限储备与人们对锂离子电池的深入开发的需求之间的矛盾日益激烈,极大地限制了锂离子电池的发展。
 
可充式新型高倍率镁离子电池在能源存储与转化领域中得到了越来越多的关注,镁元素地壳储备丰富、体积能量密度高、易处理加工、安全性高等特点,使得镁电池具有非常大的发展潜力。在安全性,成本和性能相比,镁离子电池都比锂电池表现更好。
 
与此同时,镁离子电池较高的核电荷数与离子半径的比值导致其具有较强的极化作用,与正极材料中离子的静电作用及主体材料中阳离子再分配会阻碍镁离子在正极材料中的可逆传输,因此探索具有可逆储镁的正极材料是镁电池发展的关键因素之一。
 
相关研究批露,新型镁基双离子电池具有非常好的倍率性能及循环性能,20C的高倍率充放电容量保持率为85%,在5C倍率下循环500次后的容量保持率为95.7%。这种全新技术的出现,不仅大幅降低了电池的重量、体积及制造成本,同时对于电池的能量密度及寿命有着非常大的提升,对于整个镁离子电池电极材料的选择提供了全新的思路。
 
由于镁离子具有两个正电荷而锂离子只有一个,因此镁离子电池比锂离子电池具有更大的储能能力。单位质量的镁离子电池可以存储更多能量,这就使汽车可以行使更长的里程,使消费电子产品可以使用更长的时间。
 
可充电镁电池因具有比锂离子电池更高的安全性和更低廉的价格而受到越来越多的关注,近些年研究者们针对高性能镁电解质的开发、嵌镁正极材料设计以及电解质-负极界面改性等方面投入了大量研究,许多技术壁垒也不断被突破。
 
新型镁离子电池的优点
 
●Mg安全无污染且加工处理比锂方便,Mg的化合物无毒或者低毒,可循环性能好,具有生物和环境友好性,属于绿色能源。
 
●循环寿命性能好,(-20~80℃条件下)循环2000次后容量仅损失15%。
 
●Mg蕴藏丰富,价格低廉,海水和土壤中含有丰富的氯化镁和氧化镁提炼方便、节能。
 
●采用了Mg2+嵌入插层的电池相对传统的锂离子电池,不仅提高了能量密度还提高了电池的安全性,降低了成本。
 
新型镁离子电池采用全新的有机材料作为负极,以膨胀石墨作为正极,将含有镁盐的离子液体作为电解液,利用阴离子插层反应及双离子的工作机制极大的提高了镁离子电池的电压及工作性能。
 
不过值得注意的是:可充电新型高倍率镁电池的研究依然处于实验室研究的初级阶段,尽管高水平研究论文给可充电镁电池领域的研究带来了新的活力和吸引力,真正探索出镁电池的实际应用道路依然坎坷且渺茫。这需要该领域的科研研究不断探索和发掘新理论、新材料、新策略和新电池体系,希望可充电镁电池在不久的将来会取得重大突破,造福社会。
 
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